Contacts en siliciures supraconducteurs sur substrats ultra dopés par recuit laser nanoseconde // Superconducting silicide contacts on hyperdoped silicon by nanosecond pulsed-laser annealing

Dans la course à la construction d'un ordinateur quantique, la fabrication de dispositifs basés sur la technologie FD-SOI au silicium, robuste et évolutive, suscite un vif intérêt. Le transistor à effet de champ Josephson (JoFET) en est un exemple, dont le fonctionnement repose sur la grande transparence de l'interface entre les régions source/drain supraconductrices et le canal semi-conducteur. Cette transparence pourrait être améliorée en dopant les régions source/drain, ce qui permettrait de réduire la hauteur de la barrière de Schottky aux interfaces supraconducteur/semi-conducteur.

Ce doctorat vise à développer des contacts siliciures supraconducteurs hautement transparents sur une ligne de production de 300 mm à l'aide du recuit par laser pulsé nanoseconde (NPLA). Le NPLA jouera un rôle clé pour atteindre des concentrations de dopage extrêmement élevées dans le silicium [1,2], puis pour former les siliciures supraconducteurs (CoSi2, V3Si) avec un budget thermique minimal et une désactivation minimale des dopants. Une attention particulière sera accordée aux contraintes pendant la formation des siliciures et à leur impact sur la température critique supraconductrice. De plus, la distribution des dopants sera évaluée par tomographie atomique (APT), une technique d'imagerie 3D avancée capable d'imager la distribution des dopants à l'échelle atomique [3]. Enfin, des mesures électriques sur les jonctions et les transistors fabriqués seront effectuées à basse température (< 1 K) afin d'évaluer la transparence des contacts supraconducteurs.


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In the race towards building a quantum computer, there is a deep interest in fabricating devices based on the robust and scalable silicon FD-SOI technology. One example is the Josephson Field Effect Transistor (JoFET) whose operability relies on the high transparency of the interface between the superconducting source/drain regions and the semiconducting channel. Such transparency could be improved by doping the source/drain regions, and hence lowering the Schottky barrier height at the superconductor/semiconductor interfaces.

This PhD aims at developing highly transparent superconducting silicide contacts on a 300 mm production line using Nanosecond Pulsed Laser Annealing (NPLA). NPLA will play a key role for reaching extremely high doping concentrations in silicon [1,2], then forming the superconducting silicides (CoSi2, V3Si) with minimal thermal budget and related dopant deactivation. A particular focus will be devoted on the stresses during silicide formation and their impact on the superconducting critical temperature. Also, the distribution of dopants will be assessed by Atom Probe Tomography (APT), an advanced 3D imaging technique capable of imaging the distribution of dopants at the atomic scale [3]. Finally, electrical measurements on fabricated junctions and transistors will be carried out at low temperature (< 1 K) in order to evaluate the transparency of the superconducting contacts.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Plateformes Technologiques (LETI)
Service : Service Méthodes, Interface Technologique et Logistique
Laboratoire : Labo Support et Interface Techno
Date de début souhaitée : 01-09-2026
Ecole doctorale : Ecole Doctorale de Physique de Grenoble (EdPHYS)
Directeur de thèse : LEFLOCH François
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRIG//PHELIQS
URL : DPFT/SMIL/LSIT

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Plateformes Technologiques (LETI)
Service : Service Méthodes, Interface Technologique et Logistique

M2 physique des matériaux et/ou en nanoscience